牛顿定律精选练习题及详解答案.docx
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牛顿定律精选练习题及详解答案
牛顿运动定律精选练习题
科苑学校门贵宝
一、选择题
1.下列说法正确的是( )
A.走路时,只有地对脚的作用力大于脚蹬地的力时,人才能往前走
B.走路时,地对脚的作用力与脚蹬地的力总是大小相等,方向相反的
C.物体A静止在物体B上,A的质量是B的质量的10倍,则A对B的作用力大于B对A的作用力
D.以卵击石,石头没有损伤而鸡蛋破了,是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力
解析:
地对脚的作用力与脚蹬地的力是作用力和反作用力,由牛顿第三定律,这两个力总是大小相等,方向相反的,A不正确,B正确;物体A对B的作用力总是等于B对A的作用力,与A、B两物体的质量无关,C不正确;以卵击石时,鸡蛋对石头的作用力等于石头对鸡蛋的作用力,但鸡蛋的承受能力较小,所以鸡蛋会破,D不正确.
答案:
B
2.实验小组利用DIS系统(数字化信息实验系统),观察超重和失重现象.他们在学校电梯内做实验,在电梯天花板上固定一个拉力传感器,测量挂钩向下,并在钩上悬挂一个重为10N的钩码,在电梯运动过程中,计算机显示屏上出现如右图所示图线,根据图线分析可知下列说法正确的是( )
A.从时刻t1到t2,钩码处于失重状态,从时刻t3到t4,钩码处于超重状态
B.t1到t2时间内,电梯一定在向下运动,t3到t4时间内,电梯可能正在向上运动
C.t1到t4时间内,电梯可能先加速向下,接着匀速向下,再减速向下
D.t1到t4时间内,电梯可能先加速向上,接着匀速向上,再减速向上
解析:
在t1~t2时间内F
答案:
AC
3.如右图所示,圆柱形的仓库内有三块长度不同的滑板aO、bO、cO,其下端都固定于底部圆心O,而上端则搁在仓库侧壁上,三块滑板与水平面的夹角依次是30°、45°、60°.若有三个小孩同时从a、b、c处开始下滑(忽略阻力),则( )
A.a处小孩最先到O点B.b处小孩最后到O点
C.c处小孩最先到O点D.a、c处小孩同时到O点答案:
D
4.一个物体在多个力的作用下处于静止状态,如果仅使其中一个力大小逐渐减小到零,然后又从零逐渐恢复到原来的大小(此力的方向始终未变),在此过程中其余各力均不变.那么,下列各图中能正确描述该过程中物体速度变化情况的是( )
解析:
物体所受合力先增大后减小,所以加速度先增大后减小,速度一直增大,D正确.
答案:
D
5.木箱以大小为2m/s2的加速度水平向右做匀减速运动.在箱内有一轻弹簧,其一端被固定在箱子的右侧壁,另一端拴接一个质量为1kg的小车,木箱与小车相对静止,如右图所示.不计小车与木箱之间的摩擦.下列判断正确的是( )
A.弹簧被压缩,弹簧的弹力大小为10N
B.弹簧被压缩,弹簧的弹力大小为2N
C.弹簧被拉伸,弹簧的弹力大小为10N
D.弹簧被拉伸,弹簧的弹力大小为2N
解析:
由木箱水平向右做匀减速运动可知小车加速度方向水平向左,小车所受合外力方向水平向左,弹簧向左的弹力提供合外力,弹力大小为F=ma=2N,选项B正确.
答案:
B
6.如右图所示,质量为m的球置于斜面上,被一个竖直挡板挡住.现用一个力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动,忽略一切摩擦,以下说法中正确的是( )
A.若加速度足够小,竖直挡板对球的弹力可能为零
B.若加速度足够大,斜面对球的弹力可能为零
C.斜面和挡板对球的弹力的合力等于ma
D.斜面对球的弹力不仅有,而且是一个定值
答案:
D
7.如右图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动.在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ 解析: 小木块被释放后的开始阶段做匀加速直线运动,所受摩擦力沿斜面向下,加速度为a1.当小木块的速度与传送带速度相同后,小木块开始以a2的加速度做匀加速直线运动,此时小木块所受摩擦力沿斜面向上,所以a1>a2,在v-t图象中,图线的斜率表示加速度,故选项D对. 答案: D 8.质量为M的光滑圆槽放在光滑水平面上,一水平恒力F作用在其上促使质量为m的小球静止在圆槽上,如下图所示,则( ) A.小球对圆槽的压力为 B.小球对圆槽的压力为 C.水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力增加 D.水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力减小 解析: 利用整体法可求得系统的加速度a= ,对小球利用牛顿第二定律可得: 球对圆槽的压力为 ,可知只有C选项正确. 答案: C 解析: 设t=2.0s内车厢的加速度为aB,由x= aBt2,得aB=2.5m/s2,A正确;由牛顿第二定律: F-Ff=mBaB,得Ff=45N.所以A的加速度大小为aA=Ff/mA=2.25m/s2,因此,t=2.0s末A的速度大小为: vA=aAt=4.5m/s,B正确,D错误;在t=2.0s内A运动的位移为xA= aAt2=4.5m,A在B上滑动的距离Δx=x-xA=0.5m,C正确. 答案: ABC 9.下列说法正确的是( ) A.走路时,只有地对脚的作用力大于脚蹬地的力时,人才能往前走 B.走路时,地对脚的作用力与脚蹬地的力总是大小相等,方向相反的 C.物体A静止在物体B上,A的质量是B的质量的10倍,则A对B的作用力大于B对A的作用力 D.以卵击石,石头没有损伤而鸡蛋破了,是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力 解析: 地对脚的作用力与脚蹬地的力是作用力和反作用力,由牛顿第三定律,这两个力总是大小相等,方向相反的,A不正确,B正确;物体A对B的作用力总是等于B对A的作用力,与A、B两物体的质量无关,C不正确;以卵击石时,鸡蛋对石头的作用力等于石头对鸡蛋的作用力,但鸡蛋的承受能力较小,所以鸡蛋会破,D不正确. 答案: B 10..实验小组利用DIS系统(数字化信息实验系统),观察超重和失重现象.他们在学校电梯内做实验,在电梯天花板上固定一个拉力传感器,测量挂钩向下,并在钩上悬挂一个重为10N的钩码,在电梯运动过程中,计算机显示屏上出现如右图所示图线,根据图线分析可知下列说法正确的是( ) A.从时刻t1到t2,钩码处于失重状态,从时刻t3到t4,钩码处于超重状态 B.t1到t2时间内,电梯一定在向下运动,t3到t4时间内,电梯可能正在向上运动 C.t1到t4时间内,电梯可能先加速向下,接着匀速向下,再减速向下 D.t1到t4时间内,电梯可能先加速向上,接着匀速向上,再减速向上 解析: 在t1~t2时间内F 答案: AC 11.(2011·哈尔滨测试)如下图所示,一箱苹果沿着倾角为θ的斜面,以速度v匀速下滑.在箱子的中央有一个质量为m的苹果,它受到周围苹果对它作用力的方向( ) A.沿斜面向上 B.沿斜面向下 C.竖直向上D.垂直斜面向上 答案: C 12.如右图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图,当汽车处于静止或匀速直线运动时,摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自由转动,安全带能被拉动.当汽车突然刹车时,摆锤由于惯性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动,安全带不能被拉动.若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车的可能运动方向和运动状态是( ) A.向左行驶、突然刹车 B.向右行驶、突然刹车 C.向左行驶、匀速直线运动D.向右行驶、匀速直线运动 解析: 简化模型如右图所示,当小球在虚线位置时,小球、车具有向左的加速度,车的运动情况可能为: 向左加速行驶或向右减速行驶,A错误,B正确;当车匀速运动时,无论向哪个方向,小球均处于竖直位置不摆动.C、D错误. 答案: B 13.一个沿竖直方向运动的物体,其速度图象如右图所示,设向上为正方向.则可知( ) A.这是竖直下抛运动 B.这是竖直上抛又落回原地的过程 C.这是从高台上竖直上抛又落回地面的过程 D.抛出后2s物体又落回抛出点 解析: 由v-t图象可知,速度先正后负,物体先向上后向下,A错误;图线与横轴所夹面积先有正面积,后有负面积,到2s时正负面积相等,回到原地,D正确;到3s末,负面积比正面积大,物体的最终位置在抛出点的下方,C正确,B错误. 答案: CD 14如右图所示,在光滑的斜面上放置3个相同的小球(可视为质点),小球1、2、3距斜面底端A点的距离分别为x1、x2、x3,现将它们分别从静止释放,到达A点的时间分别为t1、t2、t3,斜面的倾角为θ.则下列说法正确的是( ) A. = = B. > > C. = = D.若θ增大,则 的值减小 解析: 三个小球在光滑斜面上下滑时的加速度均为a=gsinθ,由x= at2知 = a,因此 = = ,C对.若θ增大,a增大, 的值增大,D错. = ,且 = ,由物体到达底端的速度v2=2ax知v1>v2>v3,因此 1> 2> 3,即 > > ,A错,B对. 答案: BC 15.如右图所示,物体A、B用细绳连接后跨过定滑轮.A静止在倾角为30°的斜面上,B被悬挂着.已知质量mA=2mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由30°增大到50°,但物体仍保持静止,那么下列说法中正确的是( ) A.绳子的张力将增大 B.物体A对斜面的压力将减小 C.物体A受到的静摩擦力将先增大后减小 D.滑轮受到的绳的作用力不变 解析: 由于B物体的质量保持不变,且B物体静止,所以绳的张力保持不变,A项错误;以A物体为研究对象,在垂直于斜面的方向上有mAgcosθ=FN,沿斜面方向有2mBgsinθ-mBg=Ff,当斜面的倾角为30°时,摩擦力恰好为0,当斜面的倾角增大时,支持力减小,静摩擦力增大,B项正确,C项错误;在斜面倾角增大的过程中,绳子的张力不变,但是夹角减小,所以合力增大,因此D项错误. 答案: B 16.物体A、B在同一直线上做匀变速直线运动,它们的v-t图象如下图所示,则( ) A.物体A、B运动方向一定相反 B.物体A、B在0~4s内的位移相同 C.物体A、B在t=4s时的速度相同 D.物体A的加速度比物体B的加速度大 解析: 本题考查匀变速直线运动、v-t图象.两物体的速度都为正,因此运动方向相同,A项错误;图线与横轴所围的面积即为位移,可以看出0~4s内B物体的位移大于A物体的位移,B项错误;两物体在t=4s时的速度相同,C项正确;从0~4s内看,B的速度变化量大于A的速度变化量,因此B的加速度大于A的加速度,D项错误. 答案: C 17.细绳拴一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连.平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如右图所示.(已知cos53°=0.6,sin53°=0.8)以下说法正确的是( ) A.小球静止时弹簧的弹力大小为 mg B.小球静止时细绳的拉力大小为 mg C.细线烧断瞬间小球的加速度立即为g D.细线烧断瞬间小球的加速度立即为 g 解析: 细绳烧断前对小球进行受力分析,小球受到三个力的作用: 重力mg,竖直向下;弹簧的弹力F1,水平向右;细绳的拉力F2,沿细绳斜向上,如右图所示,由平衡条件得: F2cos53°=mg,F2sin53°=F1 解得F2= mg,F1= mg 细线烧断瞬间,细绳的拉力突然变为零,而弹簧的弹力不变,此时小球所受的合力与F2等大反向,所以小球的加速度立即变为a= g. 答案: D 18.如图甲所示,物体原来静止在水平面上,用一水平力F拉物体,在F从0开始逐渐增大的过程中,物体先静止后又做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示.根据图乙中所标出的数据可计算出( ) A.物体的质量为1kg B.物体的质量为2kg C.物体与水平面间的动摩擦因数为0.3 D.物体与水平面间的动摩擦因数为0.5 解析: 设物体质量为m,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,由图乙可看出,当物体所受水平拉力F1=7N时,其加速度a1=0.5m/s2,由牛顿第二定律得F1-μmg=ma1,当物体所受水平拉力F2=14N时,其加速度a2=4m/s2,由牛顿第二定律得F2-μmg=ma2,联立解得m=2kg,μ=0.3,所以正确选项为B、C. 答案: BC 二、非选择题 19.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如右图所示.一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列小点. (1)上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分: 0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.根据图中数据计算的加速度a=________(保留三位有效数字). (2)回答下列两个问题: ①为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的有________.(填入所选物理量前的字母) A.木块的长度l B.木板的质量m1 C.滑块的质量m2D.托盘和砝码的总质量m3 E.滑块运动的时间t ②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是________________________________________________________________________. (3)滑块与木板间的动摩擦因数μ=________(用所测物理量的字母表示,重力加速度为g)与真实值相比,测量的动摩擦因数________(填“偏大”或“偏小”).写出支持你的看法的一个论据: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析: (1)将题干图中每段距离标记为x1,x2…x7,加速度可由逐差法计算a= 可得: a=0.496m/s2. (2)为测量动摩擦因数,需计算压力和摩擦力,压力FN=m2g,所以为确定压力需测量滑块质量m2,而摩擦力满足FT-Ff=m2a,又因为m3g-FT=m3a,所以Ff=m3g-(m2+m3)a,所以为确定摩擦力还需测量托盘和砝码的总质量m3、m2,m3需用托盘天平测出,还需要的实验器材是托盘天平(带砝码). (3)由 (2)中分析得: FN=m2g Ff=m3g-(m2+m3)a,又Ff=μFN,故μ= .由于纸带与限位孔及滑轮处阻力的存在,所计算Ff值比真实值偏大.所以μ的测量值偏大. 答案: (1)0.495m/s2~0.497m/s2 (2)①CD ②托盘天平(带砝码) (3) 偏大 因为纸带和打点计时器之间有摩擦. 20.一质量m=0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为30°足够长的斜面,某同学利 用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v-t图象(g取10m/s2).求 (1)滑块冲上斜面过程中加速度的大小; (2)滑块与斜面间的动摩擦因数; (3)判断滑块最后能否返回斜面底端.若能返回,求出滑块返回斜面底端时的动能;若不能返回,求出滑块所停位置. 解析: (1)滑块的加速度大小a= a=12m/s2. (2)滑块在冲上斜面过程中,由牛顿第二定律得 mgsinθ+μmgcosθ=ma μ= ≈0.81. (3)滑块速度减小到零时,重力沿斜面方向的分力小于最大静摩擦力,不能再下滑. x= x=1.5m 滑块停在斜面上,距底端1.5m处. 答案: (1)12m/s2 (2)0.81 (3)不能 距底端1.5m处 21.某科研单位设计了一空间飞行器,飞行器从地面起飞时,发动机提供的动力方向与水平方向夹角α=60°,使飞行器恰恰与水平方向成θ=30°角的直线斜向右上方匀加速飞行,经时间t后,将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器所受空气阻力不计,求: (1)t时刻飞行器的速率; (2)整个过程中飞行器离地的最大高度. 解析: (1)起飞时,飞行器受推力和重力作用,两力的合力与水平方向成30°斜向上,设推力为F、合力为F合,如图所示.在△OFF合中,由几何关系得F合=mg 由牛顿第二定律得飞行器的加速度为 a1= =g 则t时刻的速率v=a1t=gt. (2)推力方向逆时针旋转60°,合力的方向与水平方向成30°斜向下,推力F′跟合力F′合垂直,如图所示. 此时合力大小F′合=mgsin30° 飞行器的加速度大小为a2= = 到最高点的时间为t′= = =2t 飞行的总位移为x= a1t2+ a2t′2 = gt2+gt2= gt2 飞行器离地的最大高度为hm=x·sin30°= . 答案: (1)gt (2)
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